刘献东
上期（详见《中国冶金报》2020年9月4日2版），《观海听潮》向大家介绍了欧洲钢铁工业联盟（Eurofer，简称欧钢联）为实现温室气体减排承诺而推进的2条主要技术路线中“直接碳避免”技术路线的重点项目——HYBRIT（突破性氢能炼铁技术）项目进展和未来规划。本期聚焦另一个技术路线——“智能碳使用”技术路线的主要项目：由安赛乐米塔尔主导的Carbon2Value项目、Torero（托雷罗）项目和由印度塔塔钢铁主导的Everest（通过排放物再利用和排放物储存提高价值）项目。
安米主导的Carbon2Value、Torero项目
Carbon2Value项目旨在减少30%以上
温室气体排放
Carbon2Value项目由安赛乐米塔尔主导，由安赛乐米塔尔创新部牵头实施，旨在开发低碳技术，将钢铁生产过程中产生的一氧化碳和二氧化碳转化用于新的价值链。该项目投资额为1029.6万欧元，其中430万欧元由欧盟基金资助。该项目运行周期为2017年~2021年。
该项目通过实施成本效益高的突破性解决方案，分离钢铁工业制造过程所不可避免的一氧化碳和二氧化碳排放，实现温室气体减排30%以上的目标。该项目通过在试验线上将富碳气体分离为富一氧化碳、富二氧化碳气体，将这两种气体用于有价值化工产品的制造，同时进行副产品再利用，以进一步促进化石燃料替代和温室气体减排。
该项目的可交付成果包括：①安赛乐米塔尔和DOW（陶氏）公司的一氧化碳/二氧化碳分离示范线成功运行。②分离的一氧化碳/二氧化碳适合于未来的商业化应用。③中试线在未来大规模商业化应用中，具备环境及技术经济的可行性。
该项目实施的具体方案是：将高炉废气导入变压吸附（PSA）装置，将一氧化碳与其他气体分离。PSA装置的主要输出物是一种富一氧化碳气体。该气体被引导至分离装置，以产生一氧化碳气流，再通过2种途径进行再处理：①通过催化装置转化为乙烯；②使用包合物技术，通过生物渗透法用变压吸附装置产生的贫一氧化碳尾气制备乙醇，并进行分离中试试验，将一氧化碳从氮气和其他气体成分中分离出来。Carbon2Value项目工艺流程如图1所示。
在低碳冶金技术创新方面，安赛乐米塔尔开创了一系列突破性技术。安赛乐米塔尔比利时根特钢铁厂除了建造Carbon2Value中试线外，还建有Carbalyst中试线。该中试线将捕获的一氧化碳气体回收并加工成化学品（见图2）。
Torero项目每年至少生产
8000万升生物乙醇
由安赛乐米塔尔主导的Torero项目于2017年4月份正式启动，属于欧盟“地平线2020计划”，总投资为1.65亿欧元。为支持该项目生产设施建设和启动阶段相关工作，“地平线2020计划”提供了1150万欧元的补贴。该项目包含一座投资额达5000万欧元的大型示范工厂，可将废木材转化为生物煤，部分替代目前钢铁生产所需的煤炭。该项目的第一阶段目标是每年减少35万吨的二氧化碳排放。
在早期阶段，该示范工厂每年可将6万吨废木材转化为约4万吨生物煤。预计到第二阶段，该项目可转化的量将翻一番。该示范工厂预计于2022年底投入运行。
Torero项目采用由安赛乐米塔尔合作伙伴Torr Coal开发的Torrefaction技术，用B类木材废料制造生物质燃料——生物乙醇，以替代高炉内相当大部分的化石燃料。同时，高炉可被用作气化装置，通过现有的发酵技术生产生物乙醇。Torrefaction技术可有效回收工业废气中的碳。
该示范工厂每年可生产至少8000万升的生物乙醇。与目前第一代基于纤维素生物资源制乙醇的解决方案相比，在相同的资本支出下，该项目的运营成本可降低1/3。与传统的乙醇制造工艺相比，该项目所使用的工艺不会以任何方式与粮食等农作物产生竞争。与“地平线2020计划”中的其他解决方案“要达到工业规模就需要新建设施”不同，Torero项目的工艺集成于现有的功能齐全的大型工业设施中。作为一种附加技术，Torrefaction技术可通过在现有钢铁行业工艺流程上进行升级改造实现。
该项目的主要技术包括：
•木材废料通过Torrefaction技术转化为生物燃料。
•生物煤在高炉中替代化石粉煤。
•高炉烟气中的一氧化碳被微生物发酵成生物乙醇。
•全过程的物质和能量循环在很大程度上是封闭的。
该项目的参与者包括安赛乐米塔尔和Torrefaction技术的提供者Torr Coal、奥地利Joanneum研究所、奥地利Graz（格拉茨）大学和瑞典Chalmers（查尔姆斯）理工大学。
塔塔钢铁主导的Everest项目
旨在每年实现碳减排400万吨
Everest项目由印度塔塔钢铁牵头，可将钢铁生产过程中产生的一氧化碳和氢气转化为化学品，并将废弃的二氧化碳收集起来储存在北海油田中，其主要目标是将塔塔钢铁的二氧化碳排放量减少约400万吨/年。该项目的合作伙伴包括：安赛乐米塔尔、陶氏、ISPT、比利时根特大学、ECN。
Everest项目主要技术包括水煤气转换技术、碳捕集技术、二氧化碳压缩技术、合成气转化技术、产品回收技术。该项目工艺流程见图3。
水煤气转换技术：其功能是调节高炉煤气中氢气和一氧化碳的比值，使其适合合成气转化。技术上的主要挑战包括：气体清洁处理，如去除氮、硫化合物等；能适应各种流量的波动。
碳捕集技术：采用高压胺洗工艺，在浓度达到一定程度时从气体中捕集二氧化碳。主要技术挑战为：能应对进料气流中的流量波动，具备技术经济性。
二氧化碳压缩技术：确保将二氧化碳加压到所需压力，捕集后处理以去除水分和硫化氢。主要技术挑战为：能应对进料气流的流量波动，并能与其他工序进行热集成。
合成气转化技术：将合成气转化为基本化学物质并将部分碳原子长期“锁定”在高炉煤气中。潜在产品是石脑油、甲醇、乙酸、煤油、氨和甲烷。通过“Fischer-Tropsch（费托合成）反应”生产石脑油。主要技术挑战包括：能应对进料气流中的流量波动，能与其他工序进行热集成，催化剂性能长期稳定，解决在比利时根特（安赛乐米塔尔）和荷兰艾默伊登（塔塔钢铁）中试工厂的运行问题。
产品回收技术：对碳氢化合物进行后处理（例如干燥），从液相中分离气态相。
Everest项目进度表如下：2019年上半年完成可行性研究，2020年底完成碳捕集技术研究，2021年~2022年在安赛乐米塔尔和塔塔钢铁分别建成中试线，2025年碳捕集技术具备商业化能力，2027年合成气转化技术具备商业化能力。
《中国冶金报》（2020年09月11日 02版二版）
